技术|Micro-LED巨量转移技术
巨量转移技术是当前Mini/Micro LED厂商最值得研究的课题之一。目的是为了打破传统封装和芯片转移技术的天花板,通过高精度的设备把巨量的微米级LED芯片正确且高效地移动到目标基板及PCB板上,最终实现Mini/Micro LED的量产需求。
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Micro-LED结构与原理
Micro-LED是一种将电能转化为光能的电致发光器件,可以通过巨量转移批量地转移到驱动电路基板上,驱动电路基板可以为硬性或柔性衬底。然后利用物理气相沉积等方法在其上制备保护层和外接电极,最后进行封装。其中LED是由II-VI和III-V族化合物,如GaAs( 砷化镓 )、GaP ( 磷化镓 )、GaAsP( 磷砷化镓 )、GaN( 氮化镓 ) 等半导体制成的,其核心结构是由p型半导体和n型半导体材料形成的pn结组成的。
当对LED施加正向电压时,通过电极从n型半导体和n型半导体经过分别向空间电荷区注入电子和空穴,并在结区复合发光。Micro-LED显示技术就是在LED的基础上进行微缩化与矩阵化,其单个发光单元尺寸在50 μm以下,且较高密度地集成在芯片上。
Micro-LED芯片可分为正装结构、倒装结构、垂直结构等三种主要的结构。为进一步提高性能,还可加入量子点、光栅、荧光陶瓷、光子晶体、分布式布拉格反射镜等附加结构。
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Micro-LED技术
近年来,Micro-LED已成为显示行业热点研究领域之一。尽管该领域具有巨大的潜力,但Micro-LED显示想要商业化还面临着诸多挑战,如 : (1) 由于制造工艺复杂,成本高 ; (2) 不同驱动电流下的波长漂移率和外量子效率变化,增加了寻址困难 ; (3) 随着芯片尺寸的减小,效率降低。Micro-LED的显示技术链可分为芯片端技术、共性技术、装备技术以及显示端技术四大类,如图1所示。
图1 Micro LED显示技术链示意图
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Micro-LED巨量转移技术
Micro-LED巨量转移是走向量产的关键技术,同时为下一阶段RGB像素全彩化做准备,其旨在将原始衬底上数量巨大的Micro-LED器件快速精确地转移到目标衬底表面,使MicroLED器件与其驱动集成电路系统之间形成良好的机械固定和电气连接。
为了解决巨量转移技术的种种技术难题,许多研究机构提出了各种不同的巨量转移技术解决方案,目前正在开发的Micro-LED巨量转移技术主要涉及粘弹体印章、激光剥离、滚轴转印、静电、电磁、流体自组和化学剥离等。虽然它们各具特色,但是仍不能同时满足巨量转移技术对于转移数量、转移速度、转移精度、转移良率和转移成本的要求。